基于FPGA的磁浮軸承控制系統(tǒng)研究

在圖2所示的簡化模型中，其磁鐵和推力盤間總的吸力為：

由于有電磁力F∝i(t)2/x(t)2，其中i(t)為激磁電流，x(t)為對(duì)應(yīng)氣隙，因此，要使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮在平衡位置，必須滿足f=F-mg=0。假設(shè)輸入初始電流為i0，轉(zhuǎn)子與電磁鐵間的氣隙為x0，如將轉(zhuǎn)子作為單質(zhì)點(diǎn)總集中質(zhì)量來處理，那么，當(dāng)轉(zhuǎn)子質(zhì)心在Y方向上有向上的偏移量X時(shí)(轉(zhuǎn)子僅存在平移，無干擾力存在)，其轉(zhuǎn)子的中心運(yùn)動(dòng)方程可表示為：

事實(shí)上，軸向磁鐵和徑向磁鐵具有相同的線性化數(shù)學(xué)模型，只是電流剛度和位移剛度不同，因此，軸向和徑向可采用相同的控制方法。
在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制是PID控制，PID控制由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中仍然得到了廣泛的應(yīng)用。模擬PID控制器主要由三個(gè)典型的環(huán)節(jié)組成，即比例環(huán)節(jié)(P)、積分環(huán)節(jié)(I)、微分環(huán)節(jié)(D)。根據(jù)上述磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，可在Matlab環(huán)境下采用Simulink仿真工具對(duì)磁浮軸承軸向系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以觀察其輸出響應(yīng)曲線。仿真數(shù)據(jù)取自實(shí)際磁浮軸承實(shí)驗(yàn)裝置。由于電磁軸承本身要應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去，因此，和普通的電機(jī)一樣，在工作過程中經(jīng)常會(huì)遇到負(fù)載變化的情況。如風(fēng)機(jī)、沖床和銑床等應(yīng)用中存在軸向徑向的加載和減載等。下面以軸向軸承為例來分析加載和減載對(duì)系統(tǒng)的影響。為了方便進(jìn)行模擬和數(shù)字的對(duì)比，首先可建立如圖3所示的頂層模塊，其中模擬控制系統(tǒng)仿真框圖如圖4所示，數(shù)字控制系統(tǒng)的仿真框圖如圖5所示。

在本系統(tǒng)的仿真中，其數(shù)字PID使用xilinx提供的模塊集(blockset)構(gòu)建而成，如圖6所示。
上述仿真中，偏磁電流i0為3．3 A(為仿真方便，取3．3 A并擴(kuò)大1 000倍)，平衡氣隙x0為1mm，磁極的截面積S為10 500 mm2，電磁線圈匝數(shù)為150匝，真空磁導(dǎo)率μ0為4π×10－7 Vs／Am，另外，取：mg=733 N，1／m=0．013(為仿真方便，擴(kuò)大1000倍)，kp=8 800，ki=18．5，kd=1 000 000，kp1=9 000，ki1=220 000，kd1=50，T=2×10-5。 上一頁 1 2 3 下一頁 關(guān)鍵詞： 控制系統(tǒng) 研究 軸承 磁浮 FPGA 基于 FPGA 評(píng)論 我來說兩句…… 驗(yàn)證碼： 相關(guān)推薦 國產(chǎn)28納米FPGA流片 嵌入式系統(tǒng) FPGA EDA 芯片 | 2024-05-31 FPGA是實(shí)現(xiàn)敏捷、安全的工業(yè)4.0發(fā)展的關(guān)鍵 嵌入式系統(tǒng) FPGA 工業(yè)4.0 Lattice 萊迪思 | 2024-05-06 Motorola大獎(jiǎng)賽初賽結(jié)果公布 Gao | 2002-06-04 9種單片機(jī)常用的軟件架構(gòu) 嵌入式系統(tǒng) PCB FPGA 架構(gòu) | 2024-05-21 高速ADC與內(nèi)置嵌入式串行收發(fā)器的FPGA接口 視頻 Altera FPGA ADC Linear 串行收發(fā)器 | 2009-05-19 基于D類功放專用驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)的高保真純正弦波逆變器1 設(shè)計(jì)方案 基于 功放 專用 驅(qū)動(dòng) 芯片 高保真 正弦波 逆變器 | 2009-07-06 基于FPGA的可編程數(shù)字濾波器系統(tǒng) 資源下載 Max FPGA 可編程數(shù)字濾波器 | 2007-12-14 Altera的FPGA下載常見問題經(jīng)驗(yàn)小結(jié) 資源下載 Altera FPGA 常見問題經(jīng)驗(yàn) | 2007-12-13 基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理--什么是定點(diǎn)數(shù)？ 嵌入式系統(tǒng) FPGA 數(shù)字信號(hào) 定點(diǎn)數(shù) | 2024-05-11 Altera: 采用全系列40-nm收發(fā)器FPGA和ASIC實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新 視頻 Altera FPGA ASIC | 2009-07-13 CAX軟件交流 hpnet | 2002-05-28 ALTERA的PCI_IP Core問答集 資源下載 Altera FPGA PCI_IP Core | 2007-12-13 FPGA比單片機(jī)厲害嗎？ 嵌入式系統(tǒng) FPGA 單片機(jī) | 2024-06-13 萊迪思推出全新安全控制FPGA系列產(chǎn)品，具備先進(jìn)的加密敏捷性和硬件可信根 嵌入式系統(tǒng) 萊迪思 安全控制 FPGA 加密敏捷性 硬件可信根 | 2024-06-27 實(shí)時(shí)的噪聲源定位系統(tǒng) 視頻 NI LabVIEW FPGA | 2009-03-25 采用創(chuàng)新的FPGA 器件來實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)且更高能效的大模型推理解決方案 嵌入式系統(tǒng) Achronix FPGA | 2024-06-18 利用強(qiáng)大的軟件設(shè)計(jì)工具為FPGA開發(fā)者賦能 嵌入式系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)工具 FPGA 萊迪思 | 2024-07-17 LabVIEW 8.20技術(shù)資料大全簡介 資源下載 NI LabVIEW 射頻和通信 FPGA | 2007-12-11 Achronix FPGA增加對(duì)Bluespec提供的基于Linux的RISC-V軟處理器的支持，以實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展數(shù)據(jù)處理 嵌入式系統(tǒng) Achronix FPGA Bluespec RISC-V 軟處理器 | 2024-04-15 LabVIEW FPGA 模塊簡介 視頻 NI LabVIEW FPGA | 2009-04-01 FPGA如何同DDR3存儲(chǔ)器進(jìn)行接口? 視頻 Altera FPGA DDR3 | 2008-06-18 iCE40 LP/HX系列FPGA：萊迪思的創(chuàng)新可編程解決方案 嵌入式系統(tǒng) iCE40 LP/HX FPGA 萊迪思 可編程解決方案 | 2024-06-07 Motorola大獎(jiǎng)賽初賽結(jié)果公布 Gao | 2002-06-04 基于VxWorks的多DSP系統(tǒng)的多任務(wù)程序設(shè)計(jì)(老站轉(zhuǎn)) amine | 2002-05-28 3-DES算法的FPGA高速實(shí)現(xiàn)(Xilinx) 資源下載 Xilinx FPGA 3-DES算法 | 2007-12-13 基于MSP430F133的電子鎮(zhèn)流器綜合測(cè)試儀 設(shè)計(jì)方案 基于 MSP430F133 電子 鎮(zhèn)流器 綜合 測(cè)試儀 | 2009-07-06 基于D類功放專用驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)的高保真純正弦波逆變器 設(shè)計(jì)方案 基于 功放 專用 驅(qū)動(dòng) 芯片 高保真 正弦波 逆變器 | 2009-07-06 基于信號(hào)完整性分析的高速數(shù)字PCB的設(shè)計(jì)方法 hpnet | 2002-06-05 基于運(yùn)放的差動(dòng)放大器 設(shè)計(jì)方案 基于 運(yùn)放 差動(dòng) 放大器 | 2009-07-06 基于RC電路的一次性濾波器 設(shè)計(jì)方案 基于 電路 一次性 濾波器 | 2009-07-06 上一篇：帶遠(yuǎn)程監(jiān)控的路燈照明 節(jié)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 下一篇：基于模糊控制的機(jī)器人尋線控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì) 技術(shù)專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進(jìn)電機(jī) Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關(guān)電源 單片機(jī) PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機(jī)控制 藍(lán)牙 PLC PWM 汽車電子 轉(zhuǎn)換器 電源管理 信號(hào)放大器 關(guān)閉